Током периода „14. петогодишњег плана“, према стратешком плану земље „врхунац угљеника и неутралан угљеник“, фотонапонска индустрија ће довести до експлозивног развоја.Избијање фотонапонске индустрије је „створило богатство“ за цео индустријски ланац.У овом сјајном ланцу, фотонапонско стакло је незаобилазна карика.Данас, заговарајући очување енергије и заштиту животне средине, потражња за фотонапонским стаклом расте из дана у дан, а постоји и неравнотежа између понуде и потражње.Истовремено, поскупео је и кварцни песак са мало гвожђа и ултрабели, важан материјал за фотонапонско стакло, а цена је порасла и понуда је мањкава.Стручњаци из индустрије предвиђају да ће кварцни песак са ниским садржајем гвожђа имати дугорочно повећање од више од 15% за више од 10 година.Под јаким ветром фотонапона, велику пажњу је привукла производња кварцног песка са ниским садржајем гвожђа.
1. Кварцни песак за фотонапонско стакло
Фотонапонско стакло се углавном користи као панел за инкапсулацију фотонапонских модула и у директном је контакту са спољашњим окружењем.Његова отпорност на временске услове, снага, пропусност светлости и други показатељи играју централну улогу у животном веку фотонапонских модула и дуготрајној ефикасности производње електричне енергије.Јони гвожђа у кварцном песку се лако боје, а да би се обезбедила висока сунчева пропусност оригиналног стакла, садржај гвожђа у фотонапонском стаклу је нижи од оног у обичном стаклу, а кварцни песак са мало гвожђа са високом чистоћом силицијума а мора се користити ниски садржај нечистоћа.
Тренутно постоји неколико висококвалитетних кварцних песка са ниским садржајем гвожђа који се лако ископавају у нашој земљи, а углавном се дистрибуирају у Хејуану, Гуангсију, Фенгјангу, Анхуију, Хајнану и другим местима.У будућности, са растом производних капацитета ултра-белог рељефног стакла за соларне ћелије, висококвалитетни кварцни песак са ограниченом производном површином постаће релативно оскудан ресурс.Снабдевање висококвалитетним и стабилним кварцним песком ограничиће конкурентност компанија за фотонапонско стакло у будућности.Стога, како ефикасно смањити садржај гвожђа, алуминијума, титанијума и других елемената нечистоћа у кварцном песку и припремити кварцни песак високе чистоће је врућа тема истраживања.
2. Производња кварцног песка са мало гвожђа за фотонапонско стакло
2.1 Пречишћавање кварцног песка за фотонапонско стакло
Тренутно, традиционални процеси пречишћавања кварца који се зрело примењују у индустрији укључују сортирање, рибање, гашење калцинацијом-водом, млевење, просејавање, магнетну сепарацију, гравитационо одвајање, флотацију, кисело лужење, микробно испирање, дегазацију на високим температурама, итд., Процеси дубоког пречишћавања укључују хлорисано печење, сортирање озраченом бојом, суперпроводно магнетно сортирање, високотемпературни вакуум и тако даље.Општи процес обогаћивања пречишћавања домаћег кварцног песка је такође развијен од раног „млевења, магнетне сепарације, прања“ до „одвајања → грубог дробљења → калцинације → гашења у води → млевења → просијавања → магнетног одвајања → флотације → киселине Комбиновани процес обогаћивања урањања→прања→сушења, у комбинацији са микроталасним, ултразвучним и другим средствима за предтретман или помоћно пречишћавање, значајно побољшава ефекат пречишћавања.С обзиром на потребе фотонапонског стакла за мало гвожђа, углавном се уводе истраживање и развој метода уклањања кварцног песка.
Генерално, гвожђе постоји у следећих шест уобичајених облика у кварцној руди:
① Постоји у облику финих честица у глини или каолинизованом фелдспату
② Причвршћен за површину кварцних честица у облику филма од гвожђе оксида
③Минерали гвожђа као што су хематит, магнетит, спекуларит, кинит итд. или минерали који садрже гвожђе као што су лискун, амфибол, гранат итд.
④Налази се у стању потапања или сочива унутар честица кварца
⑤ Постоји у стању чврстог раствора унутар кристала кварца
⑥ Одређена количина секундарног гвожђа ће бити помешана у процесу дробљења и млевења
Да би се ефикасно одвојили минерали који садрже гвожђе од кварца, неопходно је прво утврдити стање нечистоћа гвожђа у руди кварца и изабрати разумну методу обогаћивања и процес сепарације како би се постигло уклањање нечистоћа гвожђа.
(1) Процес магнетног одвајања
Процес магнетне сепарације може у највећој мери уклонити слабе магнетне нечистоће као што су хематит, лимонит и биотит, укључујући спојене честице.Према магнетној снази, магнетна сепарација се може поделити на јаку магнетну сепарацију и слабу магнетну сепарацију.Јака магнетна сепарација обично усваја мокри јак магнетни сепаратор или магнетни сепаратор високог градијента.
Уопштено говорећи, кварцни песак који садржи углавном слабе магнетне нечистоће минерале као што су лимонит, хематит, биотит, итд., може се одабрати коришћењем јаке магнетне машине мокрог типа при вредности изнад 8,0×105А/м;За јаке магнетне минерале у којима доминира руда гвожђа, боље је користити слабу магнетну машину или средњу магнетну машину за одвајање.[2] У данашње време, применом магнетних сепаратора са високим градијентом и јаким магнетним пољем, магнетна сепарација и пречишћавање су значајно побољшани у односу на прошлост.На пример, коришћењем снажног магнетног сепаратора са електромагнетним индукционим ваљком за уклањање гвожђа испод јачине магнетног поља од 2,2Т може се смањити садржај Фе2О3 са 0,002% на 0,0002%.
(2) Процес флотације
Флотација је процес одвајања минералних честица кроз различита физичко-хемијска својства на површини минералних честица.Главна функција је уклањање сродног минералног лискуна и фелдспата из кварцног песка.За флотацијско одвајање минерала који садрже гвожђе и кварца, проналажење облика појављивања нечистоћа гвожђа и облика дистрибуције сваке величине честица је кључ за избор одговарајућег процеса сепарације за уклањање гвожђа.Већина минерала који садрже гвожђе имају нулту електричну тачку изнад 5, која је позитивно наелектрисана у киселој средини и теоретски је погодна за употребу ањонских колектора.
Масна киселина (сапун), хидрокарбил сулфонат или сулфат могу се користити као ањонски сакупљач за флотацију руде гвожђе оксида.Пирит може бити флотација пирита из кварца у окружењу за кисељење са класичним средством за флотацију за изобутил ксантат плус бутиламин црни прах (4:1).Дозирање је око 200ппмв.
Флотација илменита генерално користи натријум олеат (0,21 мол/Л) као средство за флотацију за подешавање пХ на 4~10.Хемијска реакција се дешава између олеатних јона и честица гвожђа на површини илменита да би се произвео олеат гвожђа, који је хемијски адсорбован Јони олеата одржавају илменит са бољом флоатабилности.Колектори фосфонске киселине на бази угљоводоника развијени последњих година имају добру селективност и перформансе сакупљања илменита.
(3) Процес лужења киселинама
Главна сврха процеса киселог лужења је уклањање растворљивих минерала гвожђа у киселом раствору.Фактори који утичу на ефекат пречишћавања киселог лужења укључују величину честица кварцног песка, температуру, време, врсту киселине, концентрацију киселине, однос чврста и течност, итд., и повећавају температуру и раствор киселине.Концентрација и смањење радијуса кварцних честица може повећати брзину лужења и брзину лужења Ал.Ефекат пречишћавања једне киселине је ограничен, а мешана киселина има синергистички ефекат, што може у великој мери повећати брзину уклањања елемената нечистоћа као што су Фе и К. Уобичајене неорганске киселине су ХФ, Х2СО4, ХЦл, ХНО3, Х3ПО4, ХЦлО4 , Х2Ц2О4, углавном се два или више њих мешају и користе у одређеној пропорцији.
Оксална киселина је органска киселина која се обично користи за лужење киселине.Може да формира релативно стабилан комплекс са раствореним металним јонима, а нечистоће се лако испиру.Има предности ниске дозе и високе брзине уклањања гвожђа.Неки људи користе ултразвук да помогну у пречишћавању оксалне киселине и открили су да у поређењу са конвенционалним мешањем и ултразвуком у резервоару, ултразвук сонде има највећу брзину уклањања Фе, количина оксалне киселине је мања од 4 г/Л, а брзина уклањања гвожђа достиже 75,4%.
Присуство разблажене киселине и флуороводоничне киселине може ефикасно уклонити металне нечистоће као што су Фе, Ал, Мг, али се количина флуороводоничне киселине мора контролисати јер флуороводонична киселина може кородирати честице кварца.На квалитет процеса пречишћавања утиче и употреба различитих врста киселина.Међу њима, мешана киселина ХЦл и ХФ има најбољи ефекат обраде.Неки људи користе мешано средство за лужење ХЦл и ХФ за пречишћавање кварцног песка након магнетне сепарације.Хемијским испирањем укупна количина нечистоћа је 40,71 μг/г, а чистоћа СиО2 је чак 99,993 теж.%.
(4) Микробно испирање
Микроорганизми се користе за испирање танкослојног гвожђа или импрегнацију гвожђа на површини честица кварцног песка, што је недавно развијена техника за уклањање гвожђа.Стране студије су показале да је применом Аспергиллус нигер, Пенициллиум, Псеудомонас, Полимикин Бациллус и других микроорганизама за испирање гвожђа на површини кварцног филма постигнути добри резултати, од којих је ефекат Аспергиллус нигер испирања гвожђа оптималан.Брзина уклањања Фе2О3 је углавном изнад 75%, а квалитета Фе2О3 концентрата је чак 0,007%.И утврђено је да би ефекат испирања гвожђа уз претходну култивацију већине бактерија и плесни био бољи.
2.2 Други напредак истраживања кварцног песка за фотонапонско стакло
Да би се смањила количина киселине, смањила потешкоћа у пречишћавању отпадних вода и била еколошки прихватљива, Пенг Схоу [5] ет ал.открио метод за припрему 10ппм кварцног песка са ниским садржајем гвожђа поступком без кисељења: природни венски кварц се користи као сировина, а тростепено дробљење. Прва фаза млевења и класификација друге фазе могу добити гранулацију од 0,1 ~ 0,7 мм ;грит се одваја првом етапом магнетне сепарације и другом етапом снажног магнетног уклањања механичког гвожђа и минерала који садрже гвожђе да би се добио песак за магнетну сепарацију;магнетна сепарација песка се добија флотацијом у другој фази. Садржај Фе2О3 је мањи од 10ппм кварцног песка са ниским садржајем гвожђа, флотација користи Х2СО4 као регулатор, подешава пХ=2~3, користи натријум олеат и пропилен диамин на бази кокосовог уља као сакупљаче .Припремљени кварцни песак СиО2≥99,9%, Фе2О3≤10ппм, испуњава захтеве силицијумских сировина потребних за оптичко стакло, стакло за фотоелектрично дисплеј и кварцно стакло.
С друге стране, са исцрпљивањем висококвалитетних ресурса кварца, свеобухватно коришћење јефтиних ресурса привукло је широку пажњу.Ксие Ењун из Кине Буилдинг Материалс Бенгбу Гласс Индустри Десигн анд Ресеарцх Институте Цо., Лтд. користио је каолинску јаловину за припрему кварцног песка са ниским садржајем гвожђа за фотонапонско стакло.Главни минерални састав јаловине Фујиан каолина је кварц, који садржи малу количину минерала нечистоћа као што су каолинит, лискун и фелдспат.Након што је јаловина каолина обрађена поступком бенефикације „млевење-хидраулична класификација-магнетна сепарација-флотација“, садржај честица величине 0,6~0,125 мм је већи од 95%, СиО2 је 99,62%, Ал2О3 је 0,065%, Фе2О3 је Фини кварцни песак 92×10-6 испуњава захтеве квалитета кварцног песка са ниским садржајем гвожђа за фотонапонско стакло.
Шао Веихуа и други са Института за свеобухватно коришћење минералних ресурса Џенгџоу, Кинеске академије геолошких наука, објавили су патент за проналазак: методу за припрему кварцног песка високе чистоће из јаловине каолина.Кораци методе: а.Као сирова руда се користи јаловина каолина, која се након мешања и рибања просејава да би се добио материјал од +0,6 мм;б.+0,6 мм материјал се меље и класификује, а 0,4 мм 0,1 мм минерални материјал је подвргнут операцији магнетног одвајања. Да би се добили магнетни и немагнетни материјали, немагнетни материјали улазе у операцију гравитационог одвајања да би се добили лаки минерали за одвајање гравитације и тешки минерали за одвајање гравитацијом и лаки минерали за одвајање гравитацијом улазе у операцију поновног млевења да би се добили +0,1 мм минерала;ц.+0,1мм Минерал улази у операцију флотације да би се добио флотациони концентрат.Горња вода из флотационог концентрата се уклања и затим ултразвучно кисели, а затим се просејава да би се добио +0,1 мм груби материјал као кварцни песак високе чистоће.Метода проналаска може не само да добије висококвалитетне производе кварцног концентрата, већ има и кратко време обраде, једноставан ток процеса, ниску потрошњу енергије и висок квалитет добијеног кварцног концентрата, који може да испуни захтеве квалитета високе чистоће. кварц.
Јаловина каолина садржи велику количину ресурса кварца.Кроз оплемењивање, пречишћавање и дубинску обраду, може испунити захтеве за коришћење фотонапонских ултра-белих стаклених сировина.Ово такође даје нову идеју за свеобухватно коришћење ресурса јаловине каолина.
3. Преглед тржишта кварцног песка са ниским садржајем гвожђа за фотонапонско стакло
С једне стране, у другој половини 2020. године, производни капацитети ограничени експанзијом не могу да се носе са експлозивном потражњом у условима високог просперитета.Понуда и потражња фотонапонског стакла је неуравнотежена, а цена расте.У складу са заједничким позивом многих компанија за производњу фотонапонских модула, у децембру 2020. године, Министарство индустрије и информационих технологија издало је документ у којем се појашњава да пројекат фотонапонског ваљаног стакла можда неће формулисати план замене капацитета.Под утицајем нове политике, стопа раста производње фотонапонског стакла биће проширена од 2021. Према јавним информацијама, капацитет ваљаног фотонапонског стакла са јасним планом за производњу у 21/22 достићи ће 22250/26590т/д, уз годишња стопа раста од 68,4/48,6%.У случају гаранција политике и потражње, очекује се да ће фотонапонски песак довести до експлозивног раста.
2015-2022 производни капацитет фотонапонске индустрије стакла
С друге стране, значајно повећање производног капацитета фотонапонског стакла може довести до тога да понуда силицијум песка са ниским садржајем гвожђа премаши понуду, што заузврат ограничава стварну производњу капацитета производње фотонапонског стакла.Према статистичким подацима, од 2014. године домаћа производња кварцног песка у мојој земљи је генерално била нешто нижа од домаће потражње, а понуда и потражња су одржавале чврсту равнотежу.
У исто време, домаћи ресурси кварца са ниским садржајем гвожђа у мојој земљи су оскудни, концентрисани у Хејуану у Гуангдонгу, Беихају у Гуангсију, Фенгјангу из Анхуија и Донгају из Ђангсуа, а велика количина њих треба да се увезе.
Ултра-бели кварцни песак са ниским садржајем гвожђа је једна од важних сировина (који чини око 25% цене сировине) последњих година.Цена је такође расла.У прошлости је већ дуго био око 200 јуана/тона.Након избијања епидемије К1 за 20 година, она је пала са високог нивоа и тренутно одржава стабилан рад за сада.
У 2020. укупна потражња моје земље за кварцним песком биће 90,93 милиона тона, производња ће бити 87,65 милиона тона, а нето увоз 3,278 милиона тона.Према јавним информацијама, количина кварцног камена у 100 кг растопљеног стакла је око 72,2 кг.Према тренутном плану проширења, повећање капацитета фотонапонског стакла у 2021/2022. години може достићи 3,23/24500т/д, према годишњој производњи Израчунато за период од 360 дана, укупна производња ће одговарати новоповећаној потражњи за ниским -гвоздени силицијум песак од 836/635 милиона тона/годишње, односно нова потражња за силицијум песком са мало гвожђа коју доноси фотонапонско стакло у 2021/2022. години чиниће укупни кварцни песак у 2020. години 9,2%/7,0% потражње .С обзиром на то да песак са мало гвожђа чини само део укупне потражње за песком од силицијум диоксида, притисак понуде и потражње за силицијум песком са мало гвожђа узрокован великим улагањем у капацитет производње фотонапонског стакла може бити много већи од притиска на укупна индустрија кварцног песка.
—Чланак из Повдер Нетворк-а
Време поста: 11.12.2021